一、引言
近些年来,酸雨产生的危害是有发生,导致了大量鱼类死亡、湖泊退化等现象,导致酸雨的原因方面很多,而普遍都认可的便是二氧化硫是酸雨的主要成分之一,而发电厂又常常被认为二氧化硫的主要排放源之一[1,2]。
因此,提高发电厂环保措施,特别是烟气脱硫工艺的提高,可以减少二氧化硫的排放量,进而控制酸雨的形成起到了重要作用。目前,电厂烟气脱硫主要有干式脱硫和湿式脱硫。湿法脱硫技术采用液体吸收剂脱硫,气液传质比干法的气固传质快,湿法在烟气脱硫中很受欢迎。在湿法脱硫中,双碱法脱硫技术人员目前广泛采用的技术之一,钠钙双碱法是比较常用的脱硫方法之一,该方法在国外广泛应用于吸收效率高等特点,日本和美国目前已有50套以上的钠钙双碱法应用于电厂烟气脱硫。本文结合电厂的基本情况详细论述了钠钙双碱法在烟气脱硫中的应用和相应的问题,本文研究对电厂烟气脱硫有一定的总结意义。
二、双碱脱硫技术
通常,发电厂烟气双碱脱硫技术与石灰/石灰石法相比,石灰/石灰石法脱硫率高,但石灰石溶解问题容易导致水垢堵塞吸收系统管道等问题,双碱法采用氢氧化钠(或碳酸钠)和石灰两种不同的脱硫剂
1.双碱脱硫技术的基本原理
双碱脱硫技术的具体过程包括吸收脱硫和再生两个步骤。为氢氧化钠(或碳酸钠)溶液为启动脱硫剂,该溶液作为循环脱硫液进入电厂的脱硫系统进行脱硫。吸烟二氧化硫后,循环液进入沉淀池,通过沉淀等去除烟尘后进入反应池,在反应池中加入石灰反应,置换氢氧化钠(或碳酸钠),再次进入循环脱硫系统。
2.双碱脱硫工艺的优点
双碱脱硫技术作为湿脱硫技术与其他脱硫技术具有非常明显的优点,表1列出了与部分脱硫技术的比较。
从表1可以总结出双碱主要优点如下:
2.1吸收效率高。钠基吸收剂与钙基吸收剂直接吸收二氧化硫相比,钠基吸收剂吸收二氧化硫属于气膜控制,即液相吸收速度快,大大提高了吸收效率。
2.2产物溶解度大大解决了结垢等问题。双碱脱硫技术是石灰法的改进,生成的钠盐比钙盐容易水,因此石灰脱硫技术这种钙吸收溶解度小的钙盐,解决了管道和脱硫塔的垢堵塞的缺点。
2.3能耗低。由于吸收剂的再生在脱硫塔外的反应池进行,可以避免脱硫塔的磨损和堵塞,提高运行稳定性,降低运行成本。
2.4无二次污染现象。
三、双碱脱硫技术在国内的应用现状和主要问题
1.国内发电厂烟气脱硫的应用现状
进入新世纪以来,二氧化硫的排放量逐年增加,作为二氧化硫的主要贡献源的火力发电厂随着装载容量的增加,例如2005年我国火力发电厂的容量达到5.08亿千瓦,比2002年装载容量增加了1倍以上,二氧化硫的排放量增加了27.8%[5]。快速发展是SO2排放量增加的主要原因二氧化硫排放量也在增加。例如,1998年火力发电厂的二氧化硫排放量占全国总排放量的约4成,但到2010年达到6成以上。
目前,为了减少二氧化硫的排放,各种脱硫技术不断发展,其中湿脱硫占85%以上,湿脱硫中钠钙双碱法也成为目前普遍采用的脱硫技术。在我国,双碱脱硫技术工业化应用的单体规模最大达到100MW,成功的例子也很多。双碱脱硫技术是仅次于石灰石/石灰-石膏脱硫技术的湿法脱硫方法。
2.双碱法脱硫出现的问题
2.1烟气中亚硫酸盐去除不高,导致烟囱腐蚀严重[6]
双碱法去除烟气中二氧化硫效率高,但其他含硫物质去除效果不明显,如SO32-,低去除率导致烟气中亚硫酸盐多,湿度大的烟气中烟囱和管道严重腐蚀。近年来,一些发电厂烟囱因亚硫酸盐腐蚀而出现问题。
2.2钠基脱硫剂消耗量大,成本高
目前困扰双碱脱硫技术的主要问题是再生反应阶段,即亚硫酸钠置换形成新鲜吸收剂氢氧化钠的过程效率不高。这将直接导致大量钠盐进入废水或其他方法消耗。这必然导致大量新鲜钠基脱硫剂的补充,从而增加了脱硫剂的成本和运行成本。
2.3含硫废水和脱硫灰渣对环境造成危害
双碱法脱硫造成的脱硫废水和脱硫灰渣处理不当容易对环境造成危害。如果脱硫废水在外部环境中被硫酸盐还原成硫化物,会影响周围环境中水体的水质。脱硫渣处理不当容易引起空气灰尘。
四、有关问题的解决方法
1.对于腐蚀问题,应优化技术,提高烟气输送管道和烟囱的设计
主要采用技术提高除雾器的去除效果,减少烟气湿度的烟囱和管道的防腐质量
2.改进双碱脱硫工艺提高石灰置换成亚硫酸盐的效率
例如,采用更搞笑的置换反应器以提高置换率,减少钠基脱硫剂的补充量;工艺上优化操作参数,如反应器的搅拌速度的优化提高传质。
3.采用更加有效的环保措施
针对含硫废水提出回用处理措施,提高回用率甚至提出废水的零排放;针对灰渣要做到及时清理,将灰渣综合利用等。
五、展望
目前,在电厂烟气脱硫技术中,由于各种原因石灰石/石灰石膏脱硫为主,双碱法脱硫技术具有更大的优势,因此在脱硫技术中必然占有更大的比例。在当前环境保护意识提高和环境保护政策严格的情况下,应建立健全烟气脱硫的法律法规和执法能力,提高企业环境保护意识,合理利用烟气脱硫技术,特别是从众多烟气脱硫技术中选择更合理的方法,在实际运行中优化,更好地减少二氧化硫的排放,减少酸雨对环境的危害。
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